磷肥用量對(duì)烤煙生長(zhǎng)、產(chǎn)量及磷利用效率的影響

程培軍，張 翔，范藝寬，李 翔，李 亮，郝浩浩，吳俊林，肖金勝

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省煙草公司，河南 鄭州 450018；3.河南省煙草公司 駐馬店市公司，河南 駐馬店 463000；4.湖北中煙襄陽(yáng)卷煙廠，湖北 襄陽(yáng) 441000）

煙草（Nicotiana tabacumL.）是我國(guó)重要經(jīng)濟(jì)作物和卷葉工業(yè)基礎(chǔ)原料之一，也是我國(guó)財(cái)政稅收及煙農(nóng)脫貧致富主要產(chǎn)業(yè)[1-4]。2016—2020年河南省烤煙種植面積呈降低趨勢(shì)，由2016年的10.92萬(wàn)hm2降低到2020年的7.97萬(wàn)hm2，年均降低率為7.6%，產(chǎn)量整體增加趨勢(shì)不顯著，在2 600 kg/hm2左右波動(dòng)[5]。烤煙總產(chǎn)量主要與煙葉種植面積和單位面積產(chǎn)量有關(guān)。因此，合理利用有限煙田提高烤煙產(chǎn)量是煙草科技工作者目前急需解決的問(wèn)題。煙株缺磷時(shí)，煙株葉片窄小，顏色暗，老葉有壞死斑點(diǎn)，生產(chǎn)代謝受到抑制，易出現(xiàn)開(kāi)花推遲而導(dǎo)致產(chǎn)量下降[6-8]。磷素供應(yīng)過(guò)剩時(shí)，易造成煙葉過(guò)厚，燃燒性差，油分少，產(chǎn)量和甜味下降[7,9]。適量施磷不僅能形成良好根系結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)煙葉光合速率，進(jìn)而提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量，還能減緩磷素在土壤中積累，提高磷肥利用率[10-11]。關(guān)于施磷在煙葉上增產(chǎn)，提高磷利用率效果不一。張麗等[12]研究表明，接種叢枝菌根真菌（AMF）處理烤煙，根系磷吸收率較不接菌處理顯著提高36.5%～53.7%。張德龍等[13]研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型烤煙（K326、粵煙97和粵煙98）適宜添加磷能顯著增加烤煙根系、地上部磷含量。江厚龍等[14]研究認(rèn)為，與不施磷相比，施磷能顯著提高51 d苗齡根系活力，增幅為20.6%。前人[15-17]對(duì)磷肥種類、施磷位置及解磷細(xì)菌肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)及磷素吸收研究較多，而不同磷梯度對(duì)云煙87生長(zhǎng)、產(chǎn)量及磷利用率的影響研究鮮有報(bào)道。

本研究開(kāi)展了田間試驗(yàn)，研究磷運(yùn)籌對(duì)云煙87磷素積累、產(chǎn)量及磷利用率的影響，明確磷運(yùn)籌對(duì)云煙87生長(zhǎng)發(fā)育的影響，為云煙87高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年在河南省泌陽(yáng)縣盤古鄉(xiāng)小崗村開(kāi)展，供試土壤基礎(chǔ)肥力為有機(jī)質(zhì)12.9 g/kg，全氮0.88 g/kg，全磷0.30 g/kg，全鉀16.9 g/kg，陽(yáng)離子交換量13.3 cmol/kg，水解性氮114 mg/kg，有效磷14.9 mg/kg，速效鉀107 mg/kg，pH值6.07。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)前茬為煙草，供試烤煙品種為云煙87。供試肥料種類有硝酸銨（N 35%）、過(guò)磷酸鈣（P2O520%）、硫酸鉀（K2O 50%）和餅肥（N 5%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，磷肥（P2O5）用量分別為0（P0）、30（P30）、60（P60）、90（P90）、120（P120）kg/hm2。各 處理除磷肥用量不同外，氮鉀肥用量均相同，分別為N 60 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2。其 中，無(wú) 機(jī) 氮 占75%，有機(jī)氮占25%，餅肥全部作基肥條施，無(wú)機(jī)氮肥采用70%條施、30%穴施。磷肥全部作為穴肥，鉀肥50%條施，20%作穴肥（移栽時(shí)施），30%作追肥（移栽后25 d）。試驗(yàn)小區(qū)面積72 m2（4.8 m×15.0 m），3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

試驗(yàn)起壟、移栽、采烤結(jié)束時(shí)間分別為3月20日、4月6日、8月26日，行株距120 cm×55 cm。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于烤煙種植前，采集0～20 cm耕層的基礎(chǔ)土樣，測(cè)試土壤基礎(chǔ)理化指標(biāo)[18]。每個(gè)小區(qū)選擇有代表性的煙株5株掛牌作標(biāo)記，分別在移栽后30、60、90 d記錄株高、莖圍、有效葉數(shù)、最大葉長(zhǎng)及葉寬等農(nóng)藝性狀。

于烤煙移栽后30、60、90 d采集植株樣品，每次取植株樣品時(shí)，每個(gè)處理挖出3株煙，根系用清水沖洗干凈后，先用EPSON Perfec-tion V800/V850掃描儀測(cè)定根系指標(biāo)，然后將根、莖、葉烘干至恒質(zhì)量，粉碎過(guò)篩后用H2SO4-H2O2消煮法測(cè)定全磷。煙株各部位磷積累量為植株各部位干物質(zhì)量與相應(yīng)部位磷養(yǎng)分含量之積。磷肥表觀利用率是指施磷肥煙株磷素積累量與空白區(qū)磷素積累量的差占施磷肥量的百分比，反映了煙株整體對(duì)磷肥的利用效率。

移栽后60 d對(duì)烤煙進(jìn)行主要病害調(diào)查和分級(jí)，參考GB/T 23222—2010《煙草病蟲害分級(jí)及調(diào)查方法》，計(jì)算其發(fā)病率和病情指數(shù)。

各小區(qū)單獨(dú)計(jì)產(chǎn)，根據(jù)烤煙國(guó)標(biāo)對(duì)烤后煙葉分級(jí)，確定烤煙的產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例[19]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件計(jì)算處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin Pro8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥用量對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，不同施磷處理的株高、莖圍、葉片數(shù)和葉面積均隨著烤煙生育期推進(jìn)呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。在移栽后30 d，施磷處理株高顯著高于不施磷處理，P60、P90、P120處理 間差異不顯著；P90、P120處理的莖圍、葉片數(shù)和葉面積均顯著高于P30、P60處理，而P90與P120處理，P30與P60處理間沒(méi)有達(dá)到顯著差異。在移栽后60 d，與不施磷處理相比，施磷處理的株高和葉片數(shù)分別增加14.2～21.0 cm和2.2～4.4個(gè)，增幅分別為14.9%～22.0%和12.7%～25.4%；P120處理莖圍和葉面積均顯著高于P60、P90處理，而P60與P90處理間差異不顯著。移栽后90 d，各處理的農(nóng)藝性狀與移栽后60 d相似。

表1 不同處理對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響Tab.1 Effects of different treatments on agronomic traits of flue-cured tobacco plants

2.2 磷肥用量對(duì)煙株磷含量的影響

不同施磷處理各部位的磷含量如表2所示。

表2 不同處理對(duì)煙株磷含量的影響Tab.2 Effects of different treatments on phosphorus content of flue-cured tobacco plants

由表2可知，烤煙葉、莖和根磷含量均隨著施磷量增加呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；隨著煙株生物期推進(jìn)，煙株各部位的磷含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。在移栽后30 d，施磷處理的葉片磷含量顯著高于不施磷處理，增幅為7.2%～17.3%；不同施磷處理間莖的磷含量沒(méi)有顯著差異；P90、P120處理根的磷含量顯著高于P30、P60處理。在移栽后60 d，與不施磷處理相比，施磷處理的葉、莖和根的磷含量增幅分別為29.8%～47.4%、28.5%～51.2%和8.7%～50.5%，P90處理莖的磷含量顯著高于P30、P60處理，P60處理根的磷含 量 顯 著 高 于P30、P90、P120處 理。在 移 栽 后90 d，P60、P90、P120處理間葉片的磷含量沒(méi)有顯著差異；P90處理莖的磷含量顯著高于P30、P60、P120處理；P60處理根的磷含量顯著高于P30、P90、P120處理，而P90、P120處理間沒(méi)有顯著差異。

2.3 磷肥用量對(duì)煙株磷積累量及分配的影響

磷素積累量是衡量植株干物質(zhì)量與磷含量乘積的指標(biāo)。不同施磷處理的葉、莖和根磷素積累量隨著生育期推進(jìn)呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)（表3）。在移栽后30 d，P90、P120處理葉片磷素積累量和總磷素積累量顯著高于P30、P60處理；P90、P60處理的莖磷素積累量顯 著 高 于P30、P120處 理；P90、P120處 理 根 磷 素 積 累 量顯著高于P30、P60處理。移栽后60、90 d，各部位磷素積累量與移栽后30 d相似，P60、P90處理葉磷素積累量所占比例較高。從植株部位分析，磷素積累量主要集中在葉片營(yíng)養(yǎng)器官內(nèi)。

表3 不同處理對(duì)植株磷素積累量及分配的影響Tab.3 Effects of different treatments on plant phosphorus accumulation and distribution kg/hm2

2.4 磷肥用量對(duì)煙株根系指標(biāo)的影響

煙葉根系指標(biāo)強(qiáng)弱直接影響到煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育及決定吸收養(yǎng)分的能力。隨著施磷量增加，根尖數(shù)和根表面積呈現(xiàn)增加趨勢(shì)（表4）。在移栽后30 d，各處理根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積和根體積表現(xiàn)相似，均為P120＞P90＞P60＞P30，P120處理根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積顯著高于P90處理，增幅分別為10.8%、28.9%和8.9%。移栽后60 d，各處理根系指標(biāo)表現(xiàn)與移栽后30 d相似。移栽后90 d，P90、P120處理根長(zhǎng)顯著高于P30、P60處理；P120處理的根尖數(shù)和根表面積顯著高于P90處理，增幅分別為28.9%和8.9%；P90、P120處理間根體積差異不顯著，但均顯著高于P30、P60處理。

表4 不同處理對(duì)煙株根系指標(biāo)的影響Tab.4 Effects of different treatments on root indexes of flue-cured tobacco plants

2.5 磷肥用量對(duì)煙株病害的影響

在移栽后60 d，不同施磷處理煙株發(fā)病率和發(fā)病指數(shù)如表5所示。煙株發(fā)病率隨著施磷量增加呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，說(shuō)明施磷能增強(qiáng)煙株抵抗病害的能力。與P30處理相比，P60、P90、P120處理的花葉病和根腐病發(fā)病率均顯著降低，降幅分別為12.6%～16.5%和9.5%～14.3%，而P60、P90、P120處理間沒(méi)有顯著差異。P60、P90、P120處理的花葉病和根腐病發(fā)病指數(shù)較P30處理顯著降低，P60、P90處理間沒(méi)有顯著差異。不同施磷處理的黑脛病發(fā)病率和發(fā)病指數(shù)均在施用量為90 kg/hm2（P2O5）時(shí)達(dá)到最低。

表5 不同處理對(duì)煙株病害的影響Tab.5 Effects of different treatments on diseases of flue-cured tobacco plants

2.6 磷肥用量對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表6可知，與不施磷相比，施磷能顯著增加煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值，分別增加166～416 kg/hm2，4 542～12 988元/hm2，增幅分別為7.3%～18.3%和8.0%～22.9%；P90和P120處理的產(chǎn)量顯著高于P30處理，增幅分別為10.3%和6.8%；P60、P90、P120處理間產(chǎn)值沒(méi)有顯著差異。各處理的均價(jià)沒(méi)有顯著差異，以P90處 理 均 價(jià) 最 高。P60、P90、P120處 理 上 等 煙 比 例 顯著高于P0處理，但施磷處理間差異不顯著。

表6 不同處理對(duì)煙株經(jīng)濟(jì)性狀的影響Tab.6 Effects of different treatments on economic characters of flue-cured tobacco plants

2.7 磷肥用量對(duì)煙葉產(chǎn)量的影響

利用線性加平臺(tái)模型對(duì)不同磷肥施用量下烤后煙葉產(chǎn)量進(jìn)行擬合（圖1），煙葉產(chǎn)量隨著磷肥施用量增加呈現(xiàn)先增加后平緩的趨勢(shì)，施用量（P2O5）為83.6 kg/hm2時(shí)，擬合產(chǎn)量最佳，為2 645 kg/hm2，擬合方程的決定系數(shù)為0.96，且達(dá)到顯著性差異。云煙87烤后煙葉在P60、P90、P120的磷水平下實(shí)際產(chǎn)量分別達(dá)到理論產(chǎn)量的99.9%、101.6%和98.4%，這說(shuō)明煙田磷肥（P2O5）施用量為120 kg/hm2時(shí)，煙葉實(shí)際產(chǎn)量低于理論最高產(chǎn)量。

圖1 烤煙產(chǎn)量與施磷量響應(yīng)及與理論產(chǎn)量對(duì)應(yīng)最佳施磷量Fig.1 The response of flue-cured tobacco yield and phosphorus application amount and the optimal phosphorus application amount corresponding to theoretical yield

2.8 磷肥用量對(duì)煙葉磷肥利用率的影響

由圖2可知，隨著施磷量的增加磷肥表觀利用率先增加后降低，在施肥量為90 kg/hm2（P2O5）達(dá)到最高。P90處理磷肥利用率顯著高于P60處理，增幅為28.8%。P90處理與P120處理間磷肥利用率沒(méi)有顯著差異。

圖2 不同處理對(duì)烤煙磷肥利用率的影響Fig.2 Effects of different treatments on utilization rate of phosphate fertilizers of flue-cured tobacco

3 結(jié)論與討論

磷是煙草生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，以多種途徑參與碳水化合物代謝、蛋白質(zhì)代謝等，適宜磷素營(yíng)養(yǎng)能有效促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而增加烤煙產(chǎn)量[17,20]。崔志燕等[21]研究認(rèn)為，施磷能顯著提高烤煙株高、莖圍、葉片數(shù)、葉面積，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。謝瑞等[22]研究結(jié)果表明，施磷能顯著提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值，增幅分別為10.3%和37.7%。施用磷肥煙葉增產(chǎn)效果受烤煙品種、磷肥種類、施肥量和土壤有效磷等因素影響[23-24]。本研究表明，隨著施磷量增加烤后煙葉產(chǎn)量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，較不施磷增產(chǎn)7.3%～18.3%。這一方面與供試土壤有效磷含量為14.9 mg/kg，屬于土壤磷中等水平[25]，不能滿足烤煙整個(gè)生育期生長(zhǎng)；另一方面供試品種云煙87屬于磷低效品種[22]，需磷量高有關(guān)。本試驗(yàn)中利用線性加平臺(tái)模型對(duì)不同磷肥施用量下烤后煙葉產(chǎn)量進(jìn)行擬合，烤后煙葉在P60、P90的磷水平下實(shí)際產(chǎn)量分別達(dá)到理論產(chǎn)量的99.9%、101.6%，擬合最佳P2O5施用量為83.6 kg/hm2，產(chǎn)量最優(yōu)，此時(shí)施磷量低于河南省煙區(qū)磷肥（P2O5）施肥量105 kg/hm2[26]，這說(shuō)明在減少磷肥施用量，降低投肥成本同時(shí)，能保證煙葉高效生產(chǎn)。

施用磷肥可以顯著提高烤煙對(duì)磷素的吸收積累，隨著烤煙生育期遞進(jìn)，施磷處理莖、根磷素積累量及所占比例呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而葉片磷素積累量所占比例呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，這表明隨著施磷量增加，磷素向莖和根部位分配比例增加，葉片部分分配比例減小。移栽后30 d，施磷處理的總磷素積累量較少，移栽后60 d總磷素積累量明顯增加，移栽后90 d總磷素積累量趨于穩(wěn)定，這與前人[27]研究結(jié)果一致。磷肥表觀利用率是反映磷肥施用后被吸收利用的表達(dá)，也是衡量施用1 kg磷肥增加植株磷素積累量的指標(biāo)。本研究表明，隨著施磷量的增加磷肥表觀利用率先增加后降低，在磷肥（P2O5）施肥量90 kg/hm2達(dá)到最高，與前人[28]研究不同，其原因可能與煙田氣候、烤煙品種有關(guān)。

根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積和根體積是衡量根系形態(tài)的重要指標(biāo)，也是影響土壤有效養(yǎng)分吸收效率的重要參數(shù)。施磷對(duì)烤煙根系形態(tài)研究結(jié)果不一，如前人[20]研究發(fā)現(xiàn)，在磷肥（P2O5）施用量30～90 kg/hm2范圍內(nèi)，隨施磷量的增加，磷肥對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)的影響不大；胡文瑋[29]研究表明，隨施磷量的增加能顯著性增加烤煙總根長(zhǎng)。本研究表明，在烤煙整個(gè)生育期內(nèi)根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積和根體積隨著施磷量（P2O50～90 kg/hm2）增加而增加，繼續(xù)增加施磷量移栽后90 d，烤煙的根長(zhǎng)和根體積有下降趨勢(shì)，烤煙根系生長(zhǎng)受阻，影響地上部干物質(zhì)積累。

綜上所述，在土壤中等含磷水平和P2O5用量0～120 kg/hm2范圍內(nèi)，施磷促進(jìn)煙株根系指標(biāo)生長(zhǎng)，降低煙葉花葉病和黑脛病發(fā)病率，能提高烤煙各部位磷素積累量。磷肥（P2O5）施用量為83.6 kg/hm2時(shí)，擬合產(chǎn)量最佳，為2 645 kg/hm2。